Galagan_teploteh (1)

2. Работа цикла.

Wµ= w1-2+ w2-3+ w3-4+ w4-1= -163+0+696+0= 533 кДж/кг.

3.Количество подведенной теплоты в цикле: q1 = q2-3 + q3-4 = 836 + 696 = 1532 кДж/кг.

Количество отведенной теплоты в цикле: q2 = q1-2 + q4-1 = 163 + 836 = 999 кДж/кг.

Количество полезно использованной теплоты: qпол = q1 – q2 = 1532 – 999 = 533 кДж/кг.

4.Термический КПД цикла:

η1 =

КПД цикла Карно, имеющего одинаковые с расчетным циклом максимальную и минимальную температуры:

ηkt = 1 - = 1 - = 0,769; ηkt > ηt.

Задача 2. Контрольной работы №1

31

В компрессоре сжимают воздух. Процесс сжатия осуществляют: по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. В начальном состоянии давление воздуха p1, температура t1, после сжатиядавление p2.

Определить для трех названных процессов: объем газа в начальном и конечном состояниях, температуру в конечном состоянии, работу процесса сжатия, количество теплоты, изменения внутренней энергии и энтропии. Сравнить работу каждого процесса сжатия и работу компрессора, в котором этот процесс происходит.

Принять: показатель адиабаты k= 1,4; среднюю массовую изохорную теплоемкость сvm= 0,723 кДж/(кг К). Для определения удельной газовой постоянной использовать уравнение Майера. Масса воздуха М= 10 кг.

Дать совмещенное изображение всех процессов в координатах p-v и T-s (без масштаба). В координатах p-v показать работу компрессора для рассмотренных процессов сжатия.

Варианты задачи №2 контрольной работы №1

Таблица 5

32

Контрольная работа №2.

РАСЧЕТ ЦИКЛА ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ,

Задача 1 Условие задания

1. Дано. Паросиловая установка мощностью N работает по циклу Ренкина. Начальные параметры пара Р1 и t1, конечное давление отработанного пара (давление в конденсаторе) Р2. Внутренний относительный КПД ηoi.

Требуется определить:

а) параметры пара в характерных точках цикла и изобразить цикл в координатах p – v, T – S и h – S;

б) термический и внутренний абсолютный КПД; в) удельный и часовой расход пара; г) удельный и часовой расход теплоты;

д) количество охлаждающей воды, необходимое для концентрации пара в течение часа, если вода при этом нагревается на 100 оС.

Мощность паросиловой установки и начальные параметры пара принять по второй( последней) цифре номера задания из следующей таблицы 6.

Мощность паросиловой установки и начальные параметры пара Таблица 6

Давление отработанного пара и внутренний относительный КПД принять по последней цифре номера задания плюс один из сле-

33

дующей таблицы 7 ( например: вариант 22 – из первой таблицы выбираем значения под цифрой 2, а в таблице 5 под цифрой 3) .

Давление отработанного пара и внутренний относительный КПД

Расчет цикла паросиловой установки выполнять с использованием h - S диаграммы водяного пара и таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара из приложения в конце всех заданий. Построение цикла паросиловой установки в р-v, T-S и h - S координатах выполнить на фоне пограничных кривых. Пограничные кривые построить по таблицам III из приложения в конце всех заданий. Координаты точек, по которым будут построены пограничные кривые, привести в пояснительной записке.

Для удобства построения цикла в p-v координатах применить полулогарифмическую систему координат (p-lgv).

Все построения выполнить на миллиметровой бумаге форматом

203x288 мм.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №2. Задача 1:

Дано:

N =1000 кВт; p1 = 50∙105 Па; t1 = 5000C; p2 = 50∙105 Па; ηt = 0,85.

Решение:

34

а) Определение параметров пара в крайних точках цикла и изображение цикла в координатах p-v, T-S, h-S.

Параметры пара в крайних точках цикла паросиловой установки определяются по диаграмме h-S для водяного пара, а также по таблицам и сводятся затем в таблицу.

Удобнее сначала определить параметры пара перед тепловым двигателем. Так как известны значения давления и температуры пара перед турбиной, то положение точки 1 на диаграмме i-S находятся на пересечении изобары p1 = 50∙105 Па и изотермы t1 = 3000C. Определив местонахождение точки 1 на диаграмме i-S, находим значение энтальпии и удельного объема пара.

В идеальном цикле паросиловой установки (цикл Ренкина) расширение пара в турбине происходит без потерь энергии пара на трение и без теплообмена с внешней средой (т.е. адиабатически). Так как при адиабатическом процессе энтропия рабочего тела остается постоянной, то положение в h-S диаграмме точки 2, характеризующего состояние отработанного пара при идеальном его расширении в турбине, определяется на пересечении изобары p2 = 0,02∙105 Па и линии постоянной энтропии S1 = 6,96 кДж/(кгК).

а) Параметры в характерных точках цикла

Определив местонахождение точки 2 на диаграмме h – S, находят значение энтальпии, удельного объема, степени сухости и температуры пара после его адиабатического расширения в турбине. Температура влажного насыщенного пара в h – S диаграмме определяется следующим образом: из данной точки проводится изобара до пересечения с верхней пограничной кривой, и определяется температура сухого насыщенного пара, которая будет равно температуре влажного пара и температуре насыщения воды при том же давлении, что и в исходной точке.

При реальном расширении пара в турбине часть располагаемого теплоперепада расходуется на преодоление различных аэродинамических сопротивлений при прохождении пара через проточную часть

35

турбины. Эти потери оцениваются внутренним относительным КПД турбины:

η0i = ,

где hg = h1 – h2 - располагаемый теплоперепад;

hi = h1 – h2g – действительно используемый теплоперепад;

h2g - энтальпия отработавшего пара при реальном расширении пара в турбине.

Из соотношения /1/ определяется энтальпия пара в точке 2g:

h2g = h1 – ( h1 – h2 ) η0i = 3432 – ( 3432 – 2030 ) 0,85 = 2240,3

кДж/кг.

Местонахождения в диаграмме h – S точки 2g, характеризующей состояние отработанного пара при реальном его расширении в турбине ( с учетом потерь на трение), определяется на пересечении изобары Р2 и линии постоянной энтальпии h2g. Найдя точку 2g на диаграмме h – S, определяем все параметры пара в этой точке.

Конденсация отработавшего пара в конденсаторе (процесс 2–3) осуществляется при постоянном давлении; параметры конденсатора в точке 3 определяются по таблицам по давлению в конденсаторе р2 = 0,02∙105 Па для воды в состоянии насыщения.

В результате повышения давления конденсата питательным насосом ( процесс 3 – 4 ) давление конденсата становится равным котловому давлению.

p1 = 50∙105 Па, остальные параметры в этом процессе остаются без изменения, в том числе и удельный объем в силу несжимаемости жидкости.

Процессы нагрева конденсатора до температуры кипения (процесс 4-5), парообразование до получения сухого насыщенного пара (процесс 5-6) и перегрев пара в пароперегревателе (процесс 6-1) осуществляется при постоянном давлении p1 = 50 105 Па .

Построение цикла в координатах p-v, T-S, и h-S производится по найденным значениям соответствующих параметров в крайних точках цикла. Процессы 1-2 и 1-2g в p-v диаграмме и процесс 6-1 в h- S и T-S диаграмме строятся по промежуточным точкам. Промежуточные точки выбираются произвольно, параметры в этих точках определяются по i-S диаграмме. Процесс 1-2g в h-S и T-S диаграмме условно представляем как прямолинейный. После построения цикла

36

паросиловой установки в p-v, T-S, и h-S диаграмме необходимо провести на этих диаграммах верхнюю и нижнюю пограничные кривые. Данные для построения этих кривых берутся из таблиц. Пограничные кривые проводить по 7-8 промежуточным точкам.

Параметры крайних точек цикла паросиловой установки.

Графики цикла в p-v, T-S, и h-S координатах представлены на рис. 3, 4 и 5.

37